[发明专利]一种具有改善的高温性能的二次电池

说明书

本发明公开了一种二次电池，其包括：正极集流体；设置在正极集流体上的包括第一正极活性材料和粘合剂的第一正极混合物层；和设置在第一正极混合物层上的包括第二正极活性材料和粘合剂的第二正极混合物层。第二正极活性材料的镍含量为第一正极活性材料的镍含量的80重量％或更少。通过提供包括包含镍含量不同的正极活性材料的多层结构的正极的二次电池，可以提供能够在保持能量密度的同时改善高温特性的二次电池。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月12日向韩国知识产权局提交的第10-2019-0069468号韩国专利申请的权益，其全部公开内容通过引用并入本文以用于所有目的。

背景技术

本发明涉及一种具有改善的高温性能的二次电池，更具体地，涉及一种包括多层正极的锂二次电池。

随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能源的二次电池需求迅速增加，并且在这些二次电池中，具有高的能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并被广泛应用。

锂二次电池是指在电极组件中包含含有锂离子的非水电解液的电池，该电极组件在包含能够储存和释放锂离子的正极活性材料的正极和包含能够储存和释放锂离子的负极活性材料的负极之间具有微孔隔膜。

作为这种锂二次电池的正极活性材料，例如，可以使用诸如锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂锰氧化物(LiMn₂O₄)或锂镍氧化物(LiNiO₂)的锂过渡金属氧化物，以及一些过渡金属被其他过渡金属所取代的复合氧化物等。

在正极活性材料中，由于具有诸如优异的循环特性等的优异的综合性能，LiCoO₂目前得到了广泛的应用，但是其安全性相对较低，并且由于作为原材料的钴的资源限制导致价格昂贵，而且作为诸如电动汽车等领域的电源，其大量使用受到限制。

诸如LiMnO₂或LiMn₂O₄的锂锰氧化物具有使用资源丰富且环境友好的锰作为原料的优点，但是这些锂锰氧化物具有容量小和循环特性差的缺点。

诸如LiNiO₂的锂镍基氧化物比钴基氧化物便宜，但在4.3V下充电时表现出高放电容量。然而，LiNiO₂基正极活性材料具有高容量的优点，但是有安全性低和放电工作电压低的缺点。

近来，已经提出了一种锂过渡金属氧化物(LiNi_xCo_yMn_zO₂)，其中一部分镍被另一种诸如锰或钴的过渡金属代替，并逐渐使用了具有高镍含量的正极活性材料。这种金属取代的镍基锂过渡金属氧化物具有相对优异的循环特性和容量特性的优点，但是随着镍含量的增加，由于在高温下与电解液发生副反应引起的容量劣化、电阻增加、由于产生气体而引起的膨胀、以及相对较低的化学稳定性等问题尚未得到充分解决。

为了减少此类问题，可以列举在正极活性材料颗粒中具有受控的镍含量梯度的正极活性材料(例如，被控制为在正极活性材料颗粒内部具有高镍含量而在其外部具有低镍含量)。然而，在实际电极生产的辊压过程中，会出现诸如活性材料颗粒破裂的现象，因此，可能难以抑制高温特性的劣化。即使在将低镍含量的正极活性材料和高镍含量的正极活性材料均匀混合的单电极的情况下，也不能抑制引起镍和电解液在电极表面发生副反应的现象。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种包括多层正极的二次电池，其中镍含量相对较低的正极活性材料被放置在与相对大量的电解液反应的正极的上部，并且镍含量相对较高的正极活性材料被设置在与相对小量的电解液反应的正极的下层部分，从而在保持能量密度的同时改善高温特性。